（新版）8年级物理 第3节 凸透镜成像的规律教学设计.docxVIP

第3节凸透镜成像的规律

课程：初中物理

教材：初中物理人教版（2024）八年级上册

章节：第3节凸透镜成像的规律

教材分析

该内容位于初中物理教材光学章节的“凸透镜成像规律”部分，是光的折射应用的核心实验内容。作为理解透镜成像机制的关键，它通过系统实验探究物距与像的性质关系，强化对焦距、物距、像距等核心概念的理解，发展科学探究与归纳推理素养。知识架构以凸透镜成像规律为主线，从实验设计到数据分析，形成“观察→记录→归纳→应用”的逻辑路径；呈现方式采用实物图、光路示意图和数据表格相结合，引导学生从具体现象中提炼物理规律。学习难点在于理解虚像与实像的形成条件、像的大小变化规律，以及实验中光屏无法成像时的观察方法；同时，物距与像距随焦距变化的定量关系也较抽象。通过动手实验与数据对比，学生能掌握成像规律的探究方法，提升建模意识和实验观察能力，达成理解成像规律、区分像的性质、初步建立光路模型的教学目标。

学情分析

学生在之前已学习了光的直线传播、反射现象及平面镜成像特点，掌握了基本的光路作图方法，并初步认识了凸透镜对光线的会聚作用。当前阶段，学生正处于从感性认知向理性分析过渡的关键期，具备初步的实验探究能力，能够理解物距、像距等概念，但对成像规律的定量分析仍存在困难，实验操作时易忽略器材共轴调节或误判虚像位置。教材重点在于通过实验探究凸透镜成像的虚实、大小、正倒与物距的关系，难点在于理解焦距作为参照系的意义，掌握物距在两倍焦距、一倍焦距等临界点的成像特征变化，以及将成像规律迁移至照相机、投影仪等实际应用场景。要求学生能规范调节光具座，准确记录物距与像距数据，理解多次测量寻找规律的方法，并建立物距变化与像性质变化的动态关联思维。

教学目标

物理观念：

理解凸透镜成像的规律，掌握物距与像距的关系，能区分实像和虚像的特点。

科学思维：

通过实验数据分析，归纳凸透镜成像的条件，培养逻辑推理和规律总结能力。

科学探究：

学会设计实验探究凸透镜成像规律，掌握测量物距、像距及观察像的性质的方法。

科学态度与责任：

养成严谨的实验态度，体会凸透镜成像规律在实际生活中的应用价值。

重点难点

教学重点：

通过实验操作，掌握凸透镜成像的虚实、大小、正倒与物距的关系。

根据实验数据，能用焦距f为参照归纳凸透镜成像的规律。

教学难点：

理解物距小于焦距时，凸透镜成正立放大虚像的光路原理。

结合实验现象，分析像距与物距在不同成像条件下的对比关系。

课堂导入

在一些魔术表演中，魔术师通过特殊的镜片，能让观众看到奇妙的景象，比如原本小小的物品看起来变大了，或者像是出现了两个一样。这些奇妙的视觉效果背后都离不开一种神奇的镜片。

大家有没有在生活中也遇到过类似通过镜片使物体成像发生变化的现象呢？为什么有的镜片能让东西看起来变大，有的却变小呢？这些成像变化有规律可循吗？

接下来，我们借助实验室中的发光二极管、凸透镜和光屏等器材，来探究凸透镜成像会遵循怎样的规律。

探究新知

实验目的

通过探究凸透镜成像情况随物距变化的规律，了解像的虚实、大小、正倒与物距的关系，掌握凸透镜成像规律。

实验原理

利用发光二极管发出的光经凸透镜折射后，在光屏上或特定位置形成像，通过改变物距，观察并记录像的相关特征及物距、像距数据，分析得出成像规律。

实验器材

发光二极管（作为发光物体，能持续稳定发光便于观察成像）、凸透镜（焦距已知，不同焦距可用于对比探究，如焦距为10cm的凸透镜）、白色硬纸板（作为光屏，用于承接实像，表面平整便于观察像的清晰程度）、光具座（可准确调节并测量物体、凸透镜、光屏之间的距离，确保三者中心高度相同且便于移动改变物距等操作）、刻度尺（毫米刻度尺，用于精确测量物距和像距）。

实验装置

将发光二极管、凸透镜、白色硬纸板依次放置在光具座上，调节它们的中心高度，使其在同一水平高度上。装置如图5.3-2所示。

图5.3-2探究凸透镜成像规律的装置

进行实验

一、准备工作

把光具座放置在水平桌面上，确保平稳。将发光二极管安装在光具座一端的可调节支架上，使其能沿光具座平稳移动且发光面垂直于光具座。

把凸透镜安装在光具座中间的可调节支架上，通过调节支架高度使凸透镜的光心与光具座上的刻度线平行，方便后续测量物距和像距。

将白色硬纸板作为光屏安装在光具座另一端的可调节支架上，同样调节其高度，使光屏平面与光具座平行且能灵活移动。

用刻度尺测量并记录凸透镜的焦距f，本实验以焦距为10cm的凸透镜为例进行探究。

二、探究不同物距下的成像情况

物距大于2倍焦距时：

将发光二极管放置在光具座上，使其距离凸透镜的距离u大于2倍焦距（如u=

移动光屏，沿光具座缓慢移动光屏，从靠近凸透镜的一侧向远离凸透镜的方向移动，同时观察光屏上的成像情况，直到光屏上呈现出清晰的实像。

观察实像的特征